LA MODELLAZIONE NUMERICA NELLO STUDIO E NELLA … · ; ; ... Implementazione del modello di...
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A cura di Yos Zorzi
SINERGIA s.r.l.
LA MODELLAZIONE NUMERICA NELLO STUDIO E NELLA GESTIONE DELLE RETI
IDRICHE E DEGLI IMPIANTI ADIBITI ALL’EROGAZIONE DEI SERVIZI IDRICI
(GESTIONE E PROGETTAZIONE)
Sede legale ed operativaVia Paganelli, 20 41122 ModenaTel: 059 8752988 Fax: 059 4823606www.sinergia-srl.net
SINERGIA s.r.l. è una società di servizi all’ingegneria, costituita nel 2009, che opera prevalentemente nel
settore civile idraulico e ambientale, caratterizzata nell'offerta di servizi professionali orientati a risultati di alta
qualità, rivolti al mondo dell’impresa, dei servizi sia pubblici che privati.
Soci fondatoriIng. Andrea ARTUSI
Ing. Yos ZORZI
www.gruppohera.it www.provincia.modena.it www.comune.modena.itwww.comune.castelnuovo-
rangone.mo.it
www.comune.soliera.mo.it www.saipem.com www.cmbcarpi.it www.pizzarotti.it
www.cesacostruzioni.it www.ccc-acam.it www.calcestruzzivignali.it www.labetulla.it
PRINCIPALI COMMITTENTI E PARTNER
www.archilinea.it www.rs2architetti.it www.mcdonalds.it www.technogym.com
www.lamborghini.com www.sapizoo.it www.autodromodimodena.it www.florim.it
www.wam.it www.deltalotus.it www.granterre.it www.caseificiorazionalenovese.it
PRINCIPALI COMMITTENTI E PARTNER
• Progettazione, direzione lavori e coordinamento per la sicurezza in cantiere nel campo dell’ingegneria civile ambientale, in particolare idraulica territoriale:
– infrastrutture fluviali;– acquedotti;– fognature;– discariche RSU;– impianti di depurazione e gestione percolati;– centrali idroelettriche in alveo naturale e su linee acquedottistiche.
• Indagini modellistiche per la protezione civile e protezione idraulica del territorio, attraverso l’uso dei software di simulazione 2D Infoworks RS, Infoworks CS, Infoworks WS, Infoworks SD, Infoworks ICM :
– interventi per la laminazione delle portate di piena (vasche e casse di espansione); – verifiche relative all’officiosità idraulica di aste fluviali; – verifiche relative al funzionamento di centrali idroelettriche.
MODELLAZIONE NUMERICA : STRUMENTO DI SUPPORTO ALLA VALUTAZIONE DELL’OFFICIOSITA’ DEI SISTEMI IDRAULICI (sia in progettazione che in gestione)
MODELLAZIONE NUMERICA RETI = SUPPORTO
•ALLA PROGETTAZIONE
•ALLA GESTIONE
•ALLA PIANIFICAZIONE TERRITORIALE
COSA E’ UN MODELLO DI SIMULAZIONE NUMERICA?
E’ UN INSIEME DI EQUAZIONI MATEMATICHE CHE DESCRIVONO UN FENOMENO FISICO
•INPUT: E’ UN INSIEME DI INFORMAZIONI DI TIPO ALFANUMERICO
•OUTPUT: E’ UN TABULATO DI CALCOLO DESCRITTIVO DI UN FENOMENO
•ESAMINA/IMPLEMENTAZIONE DEL QUADRO CONOSCITIVO RETI
•DIGITALIZZAZIONE
•COORDINAMENTO DELLE MISURE DI CAMPO
•CALIBRAZIONE
•FORMAZIONE PERSONALE ENTE PREPOSTO ALLA GESTIONE DEL MODELLO
CREAZIONE DI UN MODELLO DI SIMULAZIONE NUMERICA
(approccio metodologico)
Sistemi di drenaggio, reti fognarie bianche e
nere Reti idriche in pressione
Modellazione di bacini idrografici ampi e di
aste fluviali
Sistemi di drenaggio, reti fognarie bianche e
nere
CREAZIONE DI UN MODELLO DI SIMULAZIONE NUMERICA
CAMPI DI APPLICAZIONE
Alcuni casi di applicazione:
Acquedottistica
Modellazione rete idrica del Comune di Modena
Modellazione Acquedotto montano del Dragone (Prov. MO)
Modellazione Acquedotto Pugliese
Reti di drenaggio
Modellazione rete fognaria del Comune di Modena
Impianti di depurazione
Modellazione impianto di depurazione Comune di Vergiate
Acquedotto di Modena
Implementazione del modello di simulazione numerica del sistema di distribuzione idrica del Comune di Modena: EPANET
• DISTRETTUALIZZAZIONE IDRICA FINALIZZATA AL MONITORAGGIO IN CONTINUO DELLE FUGHE
• PREVISIONE DEGLI EFFETTI DELLE MANOVRE IN RETE
• OTTIMIZZAZIONI GESTIONALI: RECUPERO EFFICIENZA ENERGETICA
• SIMULAZIONE DEGLI EFFETTI IN RETE DEGLI EVENTI CRITICI –INCENDIO-
• SUPPORTO ALLA PROGETTAZIONE DEI RINNOVI/POTENZIAMENTI IN FUNZIONE DEGLI ESTENDIMENTI PREVISTI DAGLI STRUMENTI URBANISTICI.
Acquedotto del Dragone
Implementazione del modello di simulazione numerica del sistema di distribuzione idrica acquedotto montano del Dragone con EPANET
• RIDUZIONE PERDITE CON INSERIMENTO DI PRV
• RECUPERO ENERGETICO: INSERIMENTO DI TURBINE PER LA VALORIZZAZIONE ENERGETICA DELLE PORTATE
• PREVISIONE DEGLI EFFETTI DELLE MANOVRE IN RETE
• SUPPORTO ALLA PROGETTAZIONE DEI RINNOVI/POTENZIAMENTI IN FUNZIONE DEGLI ESTENDIMENTI PREVISTI DAGLI STRUMENTI URBANISTICI.
Implementazione del modello di simulazione numerica del sistema di distribuzione idrica acquedotto pugliese in 10 comuni con INFOWORKS WS
Committente: Lotti Ingegneria spa per
10 COMUNI INTERESSATI
Provincia di Foggia:Poggio Imperiale Stornara Stornarella Rignano Garganico
Provincia di Brindisi:ErchieCisterninoTorre Santa SusannaSan Pancrazio Salentino
Provincia di Taranto: LeporanoCarosino
Pressioni minime
Pressioni massime
Creazione modello in Infoworks WS
Valutazione andamenti pressioni minime e massime
DMA: District Metered Area
Realizzazione di due distretti mediante chiusura di valvole e installazione di misuratori di portata in ingresso a ciascun distretto
PMZ: Pressure Management Zone
Installazione di una PRV sull’unica condotta di alimentazione e inserimento di misuratori di pressione fissi all’interno dei distretti
Distretto A – Zona Nord, in rosso
Distretto B – Zona Sud, in blu
Soluzioni proposte: distrettualizzazione
Riduzione delle perdite
a) perdita nelle condizioni attuali 910036 l/day 332163 m3/anno
b)perdita a rete distrettualizzata
DMA/PMZ 581687 l/day 212316 m3/annoc)=a)-b) risparmio di risorsa 328349 l/day 119847 m3/anno
Risparmio di risorsa idrica rispetto al volume disperso 36%
Perdita attuale sull’immesso 47% Perdita a rete distrettualizzata sull’immesso 37%
Benefici ottenuti
•Il sistema depurativo del Comune di Vergiate.MODELLAZIONE A SUPPORTO DELLA GESTIONE DEPURATIVA:
Impianto depurazione Sant’Eurosia (10000 AE) recapito finale tramite Torrente
Strona in areale SIC limiti restrittivi per azoto totale e fosforo totale (limite per Ptot=1 mg/lnonrispettato nella configurazione esistente)
Discarica intercomunale CISR
15.000 mc di percolato annuo prodotti dalla discarica intercomunale in gestione “postmortem” dal CISR
Altre variabili
Nuovo insediamento produttivo tessile idroesigente, da insediarsi in località Cimbro
•Il sistema depurativo del Comune di Vergiate.MODELLAZIONE A SUPPORTO DELLA GESTIONE DEPURATIVA:
Influent Anoxic Aerobic Sec Settler Effluent
WAS
RAS
WAS
SITUAZIONE TRANSITORIAIMPIANTO DI DEPURAZIONE
• Con apporto di percolato, si sbilancia ulteriormente il rapporto BOD/TKN dosaggio di metanolo, con apporto di 1g di BOD per 1g di sostanza per avere il rapporto pari a 5
COLLETTAMENTO FOGNARIO• Potenziamento della fognatura di collettamento Cimbro-S.Eurosia per reflue industriali• Potenziamento della fognatura di collettamento Sesona-Sempione a S.Eurosia
(percolatodotto)
•Il sistema depurativo del Comune di Vergiate.MODELLAZIONE A SUPPORTO DELLA GESTIONE DEPURATIVA:
SITUAZIONE FINALE
IMPIANTO DI DEPURAZIONE
• dosaggio di metanolo non più necessario
•Il sistema depurativo del Comune di Vergiate.MODELLAZIONE A SUPPORTO DELLA GESTIONE DEPURATIVA:
nuovi sedimentatori secondari
sedimentazione primaria da
rendere efficiente
trattamenti terziari
reattori biologici nitrificazione-
denitrificazione
ingresso reflue urbane
equalizzazione e omogeneizzazion
e areata reflue industriali
•Modello della rete di drenaggio urbano di Modena e del reticolo ricevente.MODELLAZIONE A SUPPORTO DELLA GESTIONE FOGNARIA:
IDROG. NAVIGLIO:
Qmax= 90 mc/s
IDROG. MINUTARA:
Qmax= 25 mc/s
IDROG. C.ARGINE:
Qmax= 8 mc/s
Modellazione della rete di drenaggio urbano di Modena e del reticolo ricevente:
dall’interazione del reticolo idrografico e sistema fognario dipendono gli allagamenti del Comune di Modena-> allagamento «Prati di San Clemente»
Il confinamento dell’esondazione nelle aree preposte a tale funzione riduce drasticamente il rischio idraulico legato al rigurgito del canale Naviglio
Modellazione della rete di drenaggio urbano di Modena e del reticolo ricevente:
Area oggetto
di intervento
Modellazione della rete di drenaggio urbano di Fiorano-Spezzano e del reticolo ricevente:
Il confinamento dell’esondazione nellavasca di laminazione di Spezzano harisolto i problemi di allagamento aUbersetto e Formigine
EFFICIENZA
EFFICACIA
ECONOMICITA’
Razionalizzazione dei sistemi fognari-depurativi su scala territoriale per la riduzione dei costi gestionali
unitari per la depurazione
I costi di depurazione
PRINCIPALI VOCI DI COSTO
Energia
Personale
Materiali-reagenti
Smaltimento fanghi
Manutenzione e altro
La ripartizione dei costi dipende da numerosi fattori!
taglia dell’impianto
tipologia di trattamento
caratteristiche quali-quantitative reflui in ingresso
stato di manutenzione delle apparecchiature
ecc..
DISTRIBUZIONE DELL’UTILIZZO DI ENERGIA IN UN IMPIANTO CONVENZIONALE A FANGHI ATTIVI (METCALF & EDDY,
2006)
I costi di depurazione: energia
circa il 30 % del costo di esercizio di un impianto di trattamento delle acque reflue è dovuto ai consumi energetici.
per i prossimi 20 o 30 anni, ulteriore aumento nei consumi energetici di circa il 30-40% (Metcalf & Eddy)
i dati disponibili evidenziano che, a parità di trattamento realizzato, gli impianti di dimensione maggiore richiedono inferiori consumi energetici specifici (riferendosi al mc di liquame)
taglia impianto A.E.
tipo di impianto €/mc
0-2000 650 fanghi attivi 0,72
2000-10000 8000 fanghi attivi 0,33
10000-15000 10000 fanghi attivi 0,24
15000-100000 28000 fanghi attivi 0,12
>100000 500000 fanghi attivi 0,11
CONSUMI SPECIFICI MISURATI IN ALCUNI IMPIANTI DELLA ATO 4 DI
MODENA
Alcuni esempi pratici – il sistema depurativo di Modena
Anni ’90: SAT e META, in joint venture, optano per l’unione degli agglomerati di Modena e Formigine, creandone uno unico da 240 000 AE
Modena
Formigine
Sassuolo
Carpi
Soliera
Il sistema depurativo di Modena
Anni ’90: AIMAG e META pianificano la chiusura del depuratore di Soliera, i cui reflui verranno collettati al depuratore di Carpi (intervento realizzato nel 2010)
Il sistema depurativo di Modena
Anno 2007: l’ATO4 di Modena realizza uno Studio di riassetto depurativo intercomunale del bacino medio Panaro
Risanamento del 2°stralcio del collettore di
levante e Diamante
I STRALCIOAgglomerati di Marano S/P, Vignola, Savignano S/P, Spilamberto e San Damaso confluenti al depuratore di ModenaII STRALCIOAgglomerati di Castelnuovo Rangone e Castelvetro di Modena Depuratori
Modena
Vignola
Castelvetrodi Modena
Marano S/P
SpilambertoCastelnuovo Rangone
San Damaso
Savi
gnan
o S/
P
Il sistema depurativo di Modena
Comune Tipologia di collettamento
Popolaz. residente
[Ab.]
Potenzialità di progetto [AE]
Popolaz. servita [AE]*
Savignano Gravità 8.339 8.000 8.000
Vignola Pressione 22.064 28.000 27.000
Spilamberto Gravità 10.839 10.000 9.500
Modena S.Damaso
Gravità 7.000 6.250
TOTALE NUOVI AGGLOMERATI 50.750
Modena Gravità 171.626 500.000 208.184
TOTALE 258.934
Il sistema depurativo di Modena Conseguenze
Dismissione dei depuratori precedentemente funzionanti con collettamento di tutti i reflui a quello di Modena
Aumento del rendimento dell’impianto di depurazione di Modena
Risanamento del Canale Diamante che versa in condizione di scarsa manutenzione
Ininfluenza delle portate del nuovo collettore rispetto alle portate del Naviglio
Comune Tipologia di collettamento
Popolaz. residente
[Ab.]
Potenzialità di progetto [AE]
Popolaz. servita [AE]*
Castelvetro Gravità 3325 - 3.500
Castelnuovo Gravità 10300 - 22.000
TOTALE NUOVI AGGLOMERATI 25.500
Modena+Istralcio
- 171.626 500.000 258.934
TOTALE 284.434
Riassetto depurativo intercomunale del bacino medio Panaro II STRALCIO
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